(57)【要約】  予測ベクトル生成部１０９が、符号化対象ブロックの動きベクトルの推定を行って予測ベクトル１２５を生成し、可変長符号化部１１０が動きベクトル１１７と予測ベクトル１２５の差分ベクトルを符号化する。予測ベクトル生成部１０９での予測ベクトル推定の際、予測残差絶対値和１２２ａの小さいブロックにおける信頼性の高い動きベクトル１１７に対して強い重みを与えて、予測ベクトルの推定精度を向上させる。
2011061880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像信号の各フレームについて、当該フレームを複数のブロックに分割しブロック毎に動きベクトルを探索して、検索結果に基づき前記動画像信号の参照フレームから予測信号を生成する動き補償予測部と、
前記予測信号と前記ブロックとの予測残差信号を生成する予測残差生成部と、
前記動き補償予測部が探索した動きベクトル及び前記予測残差生成部が生成した予測残差信号を符号化する可変長符号化部とを備える画像符号化装置であって、
処理対象ブロックと同一位置の前記参照フレーム中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記各動きベクトルを重み付け加算して前記処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成部を備え、
前記可変長符号化部は、前記処理対象ブロックについて、前記動き補償予測部が探索した動きベクトルと前記予測ベクトル生成部が生成した予測ベクトルとの差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトルを前記予測残差生成部が生成した予測残差信号と共に符号化することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
予測ベクトル生成部は、処理対象ブロックに隣接する隣接ブロックの情報を用いて、当該隣接ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記各動きベクトルを重み付け加算して予測ベクトルを生成することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】
処理対象ブロックについて、予測ベクトル生成部が生成した予測ベクトル及び動き補償予測部が探索した動きベクトルを予測ベクトル候補とし、当該予測ベクトル候補から所定条件に合うベクトルを予測ベクトルとして選択して所定規則に従って変換して予測ベクトル情報を生成する予測ベクトル選択部を備え、
可変長符号化部は、前記処理対象ブロックについて、動き補償予測部が探索した動きベクトルと前記予測ベクトル選択部が選択した予測ベクトルとの差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトル及び前記予測ベクトル選択部が変換した予測ベクトル情報を予測残差生成部が生成した予測残差信号と共に符号化することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項４】
動画像信号が動き予測単位ブロック毎に圧縮符号化されてなる動画像圧縮信号を解析して当該ブロック毎の符号化シンボルを抽出する解析部と、
前記解析部が抽出した符号化シンボルを用いて、前記動画像圧縮信号を前記動画像信号に復元する復号部とを備える画像復号装置であって、
前記復号部が復元した参照フレームの符号化シンボルを用いて、処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成部を備え、
前記復号部は、前記解析部が抽出した符号化シンボル及び前記参照フレームと共に前記予測ベクトル生成部が生成した予測ベクトルを用いて、前記動画像圧縮信号を復元することを特徴とする画像復号装置。
【請求項５】
解析部は、動き予測単位ブロックの動きベクトルを動画像圧縮信号から抽出し、
予測ベクトル生成部は、処理対象ブロック及びその周辺ブロックの符号化シンボルを用いて、当該処理対象ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記各動きベクトルを重み付け加算して前記処理対象ブロックの予測ベクトルを生成することを特徴とする請求項４記載の画像復号装置。
【請求項６】
解析部は、動き予測単位ブロックの動きベクトルを動画像圧縮信号から抽出し、
予測ベクトル生成部は、処理対象ブロック及び隣接する隣接ブロックの符号化シンボルを用いて、当該隣接ブロックの前記各動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記各動きベクトルを重み付け加算して前記処理対象ブロックの予測ベクトルを生成することを特徴とする請求項４記載の画像復号装置。
【請求項７】
解析部は、予測ベクトルが所定規則に従って変換された予測ベクトル情報を動画像圧縮信号から抽出し、
予測ベクトル生成部は、前記解析部が抽出した予測ベクトル情報を前記所定規則に従って予測ベクトルに変換することを特徴とする請求項４記載の画像復号装置。
【請求項８】
予測ベクトル生成部は、予測ベクトル情報を所定規則に従って変換して、予測ベクトルを生成する動き予測単位ブロックを決定し、当該ブロックの符号化シンボルを用いて動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記動きベクトルを重み付け加算して予測ベクトルを生成することを特徴とする請求項７記載の画像復号装置。
【請求項９】
動画像信号の各フレームについて、当該フレームを複数のブロックに分割しブロック毎に動きベクトルを探索して、検索結果に基づき前記動画像信号の参照フレームから予測信号を生成する動き補償予測ステップと、
前記予測信号と前記ブロックとの予測残差信号を生成する予測残差生成ステップと、
前記動き補償予測ステップで探索した動きベクトル及び前記予測残差生成ステップで生成した予測残差信号を符号化する可変長符号化ステップとを備える画像符号化方法であって、
処理対象ブロックと同一位置の前記参照フレーム中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、前記信頼度に応じて前記各動きベクトルを重み付け加算して前記処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成ステップを備え、
前記可変長符号化ステップは、前記処理対象ブロックについて、前記動き補償予測ステップで探索した動きベクトルと前記予測ベクトル生成ステップで生成した予測ベクトルとの差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトルを前記予測残差生成ステップで生成した予測残差信号と共に符号化することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】
動画像信号が動き予測単位ブロック毎に圧縮符号化されてなる動画像圧縮信号を解析して当該ブロック毎の符号化シンボルを抽出する解析ステップと、
前記解析ステップで抽出した符号化シンボルを用いて、前記動画像圧縮信号を前記動画像信号に復元する復号ステップとを備える画像復号方法であって、
前記復号ステップで復元した参照フレームの符号化シンボルを用いて、処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成ステップを備え、
前記復号ステップは、前記解析ステップで抽出した符号化シンボル及び前記参照フレームと共に前記予測ベクトル生成ステップで生成した予測ベクトルを用いて、前記動画像圧縮信号を復元することを特徴とする画像復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動画像信号の各フレームを動き予測を用いてマクロブロック単位に予測符号化する画像符号化装置とその方法、並びに符号化した動画像符号化データを復号及び再生する画像復号装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＰＥＧやＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．２６ｘ等の国際標準映像符号化方式では、画面を分割したマクロブロックを１つの符号化処理の単位とし、動き補償技術及び直交変換／変換係数量子化技術に基づいて圧縮する方法が採用されている。【０００３】
動き補償技術とは、ビデオフレーム間に存在する高い相関を利用して、マクロブロック毎に時間方向の信号の冗長度を削減する技術である。この技術を用いる画像符号化装置は、過去に符号化済みの画像を参照画像としてメモリ内に蓄積しておき、参照画像中の所定の探索範囲内で、動き補償予測の対象となっている現マクロブロックと最も差分電力の小さいブロック領域を探索して、現マクロブロックの空間位置と探索結果のブロックの空間位置とのずれを動きベクトルとして符号化する。【０００４】
動き補償技術により生成された動きベクトルＭＶは、符号化済みブロックの動きベクトルから符号化対象ブロックの動きベクトルを予測したベクトルを用いて符号化される。画像符号化装置は、下式（１）のように予測されたベクトル（以下、予測ベクトル）ＰＭＶと符号化対象ブロックの動きベクトルＭＶの差分（以下、差分動きベクトルＭＶＤ）を可変長符号化する。
ＭＶＤ＝ＭＶ−ＰＭＶ      （１）
【０００５】
そのため、予測ベクトルＰＭＶが符号化対象ブロックの動きベクトルＭＶに似たベクトルであればＭＶＤの値は小さくなり、符号量を削減できることになる。【０００６】
空間予測ベクトルの生成方法としては、例えば非特許文献１に記載された方法がある。図１３に、非特許文献１に係る空間予測ベクトルの生成方法を示す。予測ベクトルＰＭＶを算出する対象のマクロブロックが、図１３に示すようなカレントマクロブロック（図１３中のｃｕｒｒｅｎｔ  ＭＢ）である場合、そのカレントマクロブロックの左横、上、右上にそれぞれ位置している符号化済みマクロブロックＡ，Ｂ，Ｃの動きベクトルＭＶa，ＭＶb，ＭＶcを用いて、そのカレントマクロブロックの予測ベクトルＰＭＶを算出する。
即ち、画像符号化装置は、符号化済みマクロブロックＡ，Ｂ，Ｃの動きベクトルＭＶa，ＭＶb，ＭＶcを、下式（２）に代入して、動きベクトルＭＶa，ＭＶb，ＭＶcのメディアン（中央値）を算出し、このメディアンを予測ベクトルＰＭＶとする。
ＰＭＶ＝ｍｅｄｉａｎ（ＭＶa，ＭＶb，ＭＶc）      （２）
ここで、ｍｅｄｉａｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ，ｙ，ｚのメディアンを算出する関数である。【０００７】
また、時間方向でのベクトル推定については、例えば非特許文献１に記載されたＢピクチャの時間ダイレクトモードを用いる方法がある。図１４に、非特許文献１の時間ダイレクトモードにおける動きベクトルの推定方法を示す。図１４において、Ｐは片方向予測ピクチャを表し、Ｂは双方向予測ピクチャを表す。また、Ｐ又はＢに続く数字０〜３は表示順を示し、時間Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３における表示画像であることを表す。ここで、符号化処理はＰ０，Ｐ３，Ｂ１，Ｂ２の順に行ったものとする。【０００８】
図１４のピクチャＢ２のうち、マクロブロックＭＢ１を時間ダイレクトモードで符号化することを考える。ここで、ピクチャＢ２の時間軸上後方にある符号化済みピクチャのうち、一番近いピクチャＰ３上の、マクロブロックＭＢ１と空間的に同じ位置にあるマクロブロックＭＢ２の動きベクトルＭＶを用いる。この動きベクトルＭＶは、ピクチャＰ０を参照している。このとき、マクロブロックＭＢ１を符号化する際に用いる動きベクトルＭＶＬ０，ＭＶＬ１は、下式（３）より求められる。
2011061880.tif 000003
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】MPEG-4 AVC(ISO/IEC 14496-10)/ITU-T H.264規格
【発明の概要】
【００１０】
従来の画像符号化装置は以上のように構成されているので、非特許文献１の予測ベクトル生成方法では、隣接する符号化済みブロックにおける動きベクトルが符号化対象ブロックにおける予測ベクトルとして適切であるかどうかの評価をしておらず、従って生成した予測ベクトルの精度が著しく低下したときに符号化効率が悪化するという課題があった。
【００１１】
また、符号化対象ブロックと隣接する空間位置にあるブロックの動きベクトルのみから予測ベクトルを算出するため、生成した予測ベクトルが局所的な動きベクトルの変化に影響されてしまうという課題がある。さらに、時間方向の予測は、参照画像の空間的に同じ位置にあるブロックの動きベクトルのみを用いるため、局所的な動きに対して弱いという課題がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空間から予測される予測ベクトル及び時間方向から予測されるベクトルの精度を向上させることで、動きベクトルの符号量を削減することを目的とする。
【００１３】
この発明に係る画像符号化装置は、処理対象ブロックと同一位置の参照フレーム中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、信頼度に応じて各動きベクトルを重み付け加算して処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成部を備え、可変長符号化部は、処理対象ブロックについて、動き補償予測部が探索した動きベクトルと予測ベクトル生成部が生成した予測ベクトルとの差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトルを予測残差生成部が生成した予測残差信号と共に符号化するものである。
【００１４】
この発明に係る画像復号装置は、復号部が復元した参照フレームの符号化シンボルを用いて、処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成部を備え、復号部は、解析部が抽出した符号化シンボル及び参照フレームと共に予測ベクトル生成部が生成した予測ベクトルを用いて、動画像圧縮信号を復元するものである。
【００１５】
この発明に係る画像符号化方法は、処理対象ブロックと同一位置の参照フレーム中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、信頼度に応じて各動きベクトルを重み付け加算して処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成ステップを備え、可変長符号化ステップは、処理対象ブロックについて、動き補償予測ステップで探索した動きベクトルと予測ベクトル生成ステップで生成した予測ベクトルとの差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトルを予測残差生成ステップで生成した予測残差信号と共に符号化するものである。
【００１６】
この発明に係る画像復号方法は、復号ステップで復元した参照フレームの符号化シンボルを用いて、処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成ステップを備え、復号ステップは、解析ステップで抽出した符号化シンボル及び参照フレームと共に予測ベクトル生成ステップで生成した予測ベクトルを用いて、動画像圧縮信号を復元するものである。
【００１７】
この発明によれば、処理対象ブロックと同一位置の参照フレーム中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、信頼度に応じて各動きベクトルを重み付け加算して処理対象ブロックの予測ベクトルを生成するようにしたので、処理対象ブロックの動きベクトルに近い高精度な予測ベクトルを生成することができ、この結果、差分ベクトルに対する可変長符号化の効率を高めて符号量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る画像復号装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図である。
【図４】図１に示す予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図であり、差分動きベクトルＭＶＤを用いた場合を示す。
【図５】図１に示す予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図であり、動きベクトルの分散を用いた場合を示す。
【図６】図１に示す予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図であり、輝度信号の動きベクトルから色差信号の予測ベクトルを別途求める場合を示す。
【図７】この発明の実施の形態２に係る画像符号化装置における予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る画像復号装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図８に示す予測ベクトル決定部１３０の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るインデックステーブルの例を示す図である。
【図１２】図９に示す予測ベクトル決定部２３１の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の空間予測ベクトルの生成方法を説明する図である。
【図１４】従来の時間ダイレクトモードにおける動きベクトルの推定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図であり、図２は画像復号装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
なお、本実施の形態１では、映像フレームを１６×１６画素の矩形領域（以下、マクロブロック）に均等分割した単位で符号化を行う画像符号化装置、及びその復号を行う画像復号装置を例に用いて説明する。なお、この画像符号化装置は、先立って説明した非特許文献１に記載された符号化方式をベースとしているため、同様の構成については説明を簡略化する。
【００２１】
１．画像符号化装置
先ず、図１に示す画像符号化装置を説明する。以下に説明する動き補償予測部１０１、減算器１０２、符号化モード判定部１０３、圧縮部１０４、局部復号部１０５、加算器１０６、ループフィルタ１０７及びフレームメモリ１０８の各部が行う処理方法は、先立って説明した非特許文献１であるＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−１０）／ＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．２６４規格で採用される符号化方式をベースとする。
【００２２】
先ず、符号化対象となる動画像信号１１４が、動き補償予測部１０１及び減算器１０２にそれぞれ入力される。
動き補償予測部１０１は、動画像信号１１４に対して、フレームメモリ１０８に格納されている動き補償予測用の参照画像の中から１フレームの参照画像信号（参照フレーム）１１５を選択し、１６×１６画素のマクロブロック単位で、又はマクロブロックを複数のブロックに分割したサブブロック単位で動き補償予測処理を行い、動き補償予測処理を行ったブロック毎に選択した参照画像の識別番号と動きベクトルの情報を得る。また、動き補償予測部１０１は、全ブロックサイズ又はサブブロックサイズの所定の探索範囲の全ての動きベクトル、及び選択可能な１枚以上の参照画像を用いて動画像信号１１４の動き補償予測処理を行い、１枚の予測画像（予測画像信号、予測信号）１１６を得る。
予測画像信号１１６は、減算器１０２及び加算器１０６へ出力され、動きベクトル１１７の情報は可変長符号化部１１０及び動きベクトル保存用メモリ１１２に出力される。
【００２３】
減算器１０２は、動き補償予測部１０１から入力される予測画像信号１１６と動画像信号１１４の差分処理を行い、予測残差信号１１８を得る。この予測残差信号１１８は符号化モード判定部１０３へ出力される。なお、減算器１０２は予測残差生成部を構成する。
【００２４】
符号化モード判定部１０３は、減算器１０２から入力される予測残差信号１１８の予測効率を評価し、減算器１０２が実行した動き補償予測処理を行ったブロックに対して、最適な予測効率が得られるマクロブロックタイプ又はサブマクロブロックタイプ（符号化モード）、動きベクトル、及び参照画像の識別番号を選択する。これらマクロブロックタイプ又はサブマクロブロックタイプ（符号化モード）、動きベクトル、及び参照画像の識別番号は、予測画像生成用パラメータ１１９として可変長符号化部１１０及び符号化モード保存用メモリ１１３へ出力される。また、符号化モード判定部１０３は、選定されたタイプ、動きベクトル、及び参照画像に基づく動き補償予測によって得られる予測残差信号１２０（即ち予測残差信号１１８）を圧縮部１０４へ出力する。
【００２５】
圧縮部１０４は、符号化モード判定部１０３から入力される予測残差信号１２０に対してＤＣＴ（離散コサイン変換）処理を実施することでＤＣＴ係数を算出すると共に、そのＤＣＴ係数を量子化して、量子化後のＤＣＴ係数である圧縮データ１２１を生成する。この圧縮データ１２１は、局部復号部１０５及び可変長符号化部１１０へ出力される。
【００２６】
局部復号部１０５は、圧縮部１０４から入力される圧縮データ１２１に対して逆量子化処理及び逆ＤＣＴ処理を実施することで、復号予測残差信号１２２を算出する。この復号予測残差信号１２２は加算器１０６へ出力されると共に、復号予測残差信号１２２の絶対値和が予測残差絶対値和保存用メモリ１１１へ出力される。なお、この復号予測残差信号１２２は、符号化モード判定部１０３から出力される予測残差信号１２０に相当する。
【００２７】
加算器１０６は、局部復号部１０５から入力される復号予測残差信号１２２と、動き補償予測部１０１から入力される予測画像信号１１６を加算することで、局部復号画像信号１２３を生成する。この局所復号画像信号１２３はループフィルタ１０７へ出力される。
【００２８】
ループフィルタ１０７は、加算器１０６から入力される局部復号画像信号１２３に対して、局所復号画像信号１２３に重畳されている符号化歪みを補償し、ループフィルタ画像信号１２４を生成する。このループフィルタ画像信号１２４は、参照画像としてフレームメモリ１０８に出力される。
【００２９】
予測ベクトル生成部１０９は、符号化対象ブロックの動きベクトルの推定を行って予測ベクトルを生成する。図３は、予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図である。図３において、フレームｔは符号化対象のフレームであり、フレームｔのうちの符号化対象のブロックをｘ、符号化対象ブロックｘに対する予測ベクトルをｄf（ｘ，ｔ）とする。また、フレームｔ＋１は符号化済みのフレームであり、符号化対象ブロックｘと画面空間上で同じ位置となるブロックを中心に周囲８つのブロックを含む領域をＲとする。
【００３０】
予測ベクトル生成部１０９は、図３に示すフレームｔ＋１における領域Ｒで示すような、符号化対象ブロック及びその近傍８ブロックに関して、予測残差絶対値和保存用メモリ１１１から予測残差絶対値和を、動きベクトル保存用メモリ１１２から動きベクトル１１７を、符号化モード保存用メモリ１１３から符号化モード１１９ａをそれぞれ取得する。図３のように、９つの動きベクトル（符号化ベクトル）を下式（４）とし、予測残差（符号化残差）を下式（５）としたとき、予測ベクトル生成部１０９が下式（６）の演算を行うことにより、符号化対象ブロックｘに対するフレームｔにおける予測ベクトルｄf（ｘ，ｔ）を算出する。
2011061880.tif 000004
2011061880.tif 000005
2011061880.tif 000006
ここで、添え字ｉはマクロブロック位置を示し、左上を０とし、ラスタスキャン順に番号が割り振られているものとする。また、このとき、重みφiは下式（７）であり、式（７）の分母は動きベクトルｖiにおける予測残差絶対値和を示している。
2011061880.tif 000007
【００３１】
予測残差絶対値和が小さいほど動きベクトル自体の信頼性が高く、予測残差の絶対値和が大きいほど動きベクトル自体の信頼性が低いという性質がある。そこで、この性質に基づいて、重みφiで動きベクトルｄ（ｘ＋ｖi，ｔ＋１）を重み付けすることにより、予測残差絶対値和の小さいブロックにおける信頼性の高い動きベクトルに対して強い重みを与えることができる。従って、予測残差絶対値和の小さいブロックの動きベクトルの重みを大きくすることにより予測ベクトルの推定精度を向上させることができる。
【００３２】
ただし、図３の領域Ｒで示す９つのブロックのうち、符号化モードがイントラモードのブロックには動きベクトルが存在しないため、上式（６）による演算から除外する。
また、符号化モードがスキップモードのブロックの場合には、画像復号装置において予測ベクトルを用いた動き補償結果を復号画像として用いるため、画像符号化装置では予測残差を符号化しない。そのため、予測ベクトル生成部１０９は予測残差絶対値和として固定値Ａを用いて上式（６）による演算を実施する。
また、符号化モードがインターモードのブロックでもＤＣＴ係数が符号化されておらず予測残差絶対値和が０になる場合には、予測ベクトル生成部１０９が予測残差絶対値和として固定値Ｂを用いて上式（６）による演算を実施する。
また、領域Ｒで示す９つのブロック全てがイントラモードのブロックである場合には、例外的にｄf（ｘ，ｔ）＝（０，０）とする。
【００３３】
上記のように予測ベクトル生成部１０９で推定されたブロックｘの予測ベクトル１２５（ｄf（ｘ，ｔ））は、予測ベクトル生成部１０９から可変長符号化部１１０に出力される。
【００３４】
可変長符号化部１１０は、動き補償予測部１０１から入力される動きベクトル１１７について、予測ベクトル生成部１０９から入力される予測ベクトル１２５との間で差分をとり、得られた差分動きベクトルに対して可変長符号化（エントロピー符号化）処理を行う。同様に、可変長符号化部１１０は、予測画像生成用パラメータ１１９のうちのマクロブロックタイプ（又はサブマクロブロックタイプ）、圧縮部１０４から入力される圧縮データ１２１、圧縮部１０４の量子化処理の量子化ステップパラメータ及びＤＣＴ処理の直交変換係数も可変長符号化処理して、符号化結果を示すビットストリーム１２６を生成する。
【００３５】
２．画像復号装置
次に、図２に示す画像復号装置を説明する。先ず、復号対象となる動画像圧縮信号２００が、可変長復号部２０１に入力される。この動画像圧縮信号２００は、上述した画像符号化装置が生成したビットストリーム１２６である。
【００３６】
可変長復号部２０１は、動画像圧縮信号２００に対してエントロピー復号処理を行い、信号中に符号化されていた直交変換係数２１２、量子化ステップパラメータ２１３、符号化モード２１４、差分動きベクトル２１５等を復元する。直交変換係数２１２及び量子化ステップパラメータ２１３は、逆量子化部２０２及び逆直交変換部２０３へ出力される。符号化モード２１４は、動き補償部２０４及び符号化モード保存用メモリ２０７に出力される。差分動きベクトル２１５は、動き補償部２０４に出力される。
【００３７】
逆量子化部２０２は、量子化ステップパラメータ２１３を復号し、逆直交変換部２０３は、直交変換係数２１２を復号する。なお、可変長復号部２０１、逆量子化部２０２及び逆直交変換部２０３は解析部を構成し、直交変換係数２１２、量子化ステップパラメータ２１３、符号化モード２１４、差分動きベクトル２１５等の情報が符号化シンボルを構成する。
【００３８】
動き補償部２０４は、可変長復号部２０１から入力される符号化モード２１４がインターモードの場合、同じく可変長復号部２０１から入力される差分動きベクトル２１５と予測ベクトル生成部２０５（後述）から入力される予測ベクトル２１６の和を動きベクトル２１７とする。また、動き補償部２０４は、この動きベクトル２１７と符号化モード２１４とに基づいて、フレームメモリ２１１の参照画像信号から予測画像信号２１８を生成する。
一方、可変長復号部２０１から入力される符号化モード２１４がイントラモードの場合、動き補償部２０４は予測画像信号２１８として「０」を生成する。
動きベクトル２１７は動きベクトル保存用メモリ２０６に出力され、予測画像信号２１８は加算器２０９に出力される。
【００３９】
符号化モード２１４がインターモードの場合、逆直交変換部２０３の出力２１９は、上述した画像符号化装置における動き補償予測の結果の予測残差信号１２０である。従って、動き補償部２０４は動きベクトル２１７を用いて、画像符号化装置で生成した予測画像信号１１６と同じ予測画像信号２１８を生成し、加算器２０９において逆直交変換部２０３の出力２１９と予測画像信号２１８とを加算することによって復号画像信号２２０が再現される。
一方、イントラモードの場合、画像符号化装置では参照画像を全く利用せずにフレーム内符号化するので、逆直交変換部２０３の出力２１９がそのまま復号画像信号２２０となる。そのため、動き補償部２０４は予測画像信号２１８として０を出力している。
【００４０】
加算器２０９から出力される復号画像信号２２０は、ループフィルタ２１０に入力される。ループフィルタ２１０は、復号画像信号２２０の符号化歪みを補正して、動画像信号２２１として出力される。また、この動画像信号２２１は、これ以降のフレームの予測画像生成に用いられるため、フレームメモリ２１１に格納される。なお、動き補償部２０４、加算器２０９及びループフィルタ２１０は、復号部を構成している。
【００４１】
また、動きベクトル２１７は符号化モード保存用メモリ２０７によって保持され、符号化モード２１４は符号化モード保存用メモリ２０７によって保持され、逆直交変換部２０３の出力（予測残差信号）２１９の絶対値和の値は予測残差絶対値和保存用メモリ２０８によって保持されて、予測ベクトル生成部２０５による予測ベクトル２１６の生成に備える。
【００４２】
予測ベクトル生成部２０５は、動きベクトル保存用メモリ２０６から入力される動きベクトル２１７と、符号化モード保存用メモリ２０７から入力される符号化モード２１４と、予測残差絶対値和保存用メモリ２０８から入力される予測残差絶対値和２１９ａを用いて、上述の画像符号化装置の予測ベクトル生成部１０９と同様の処理によって予測ベクトル２１６を生成する。
【００４３】
以上より、実施の形態１によれば、動画像信号１１４の各フレームについて、動き予測単位ブロックのサイズを適応的に決定し、当該ブロックを動きベクトル割り当て領域に分割して各領域それぞれの動きベクトルを探索して、検索結果に基づきフレームメモリ１０８に保持された参照画像信号１１５から予測画像信号１１６を生成する動き補償予測部１０１と、予測画像信号１１６と当該ブロックとの予測残差信号１１８を生成する減算器１０２と、減算器１０２が生成した予測残差信号１１８を圧縮する圧縮部１０４と、動き補償予測部１０１が探索した動きベクトル等の予測画像生成用パラメータ１１９及び圧縮部１０４が生成した圧縮データ１２１を符号化する可変長符号化部１１０とを備える画像符号化装置において、処理対象ブロックと同一位置の参照画像信号１１５中の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの予測残差絶対値和１２２ａ、動きベクトル１１７及び符号化モード１１９ａの情報を用いて、当該同一位置の符号化済ブロック及びその周辺ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、信頼度に応じて各動きベクトルを重み付け加算して処理対象ブロックの予測ベクトル１２５を生成する予測ベクトル生成部１０９を備え、可変長符号化部１１０は、処理対象ブロックについて、動き補償予測部１０１が探索した動きベクトル１１７と予測ベクトル生成部１０９が生成した予測ベクトル１２５との差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトルを圧縮データ１２１及び予測画像生成用パラメータ１１９と共に符号化してビットストリーム１２６を生成するように構成した。このため、従来のように参照画像信号の空間的に同じ位置にある動きベクトルを単に予測ベクトルとして利用する場合に比べ、時間方向から予測する予測ベクトルの精度を向上させることができる。その結果、動きベクトルの符号量を削減することができる。
【００４４】
また、実施の形態１によれば、動画像信号が動き予測単位ブロック毎に圧縮符号化されてなる動画像圧縮信号２００を解析して当該ブロック毎の符号化シンボルを抽出する可変長復号部２０１と、可変長復号部２０１が抽出した符号化シンボルを用いて、動画像圧縮信号２００を動画像信号２２１に復元する動き補償部２０４とを備える画像復号装置において、動き補償部２０４が復元してフレームメモリ２１１に保持される参照画像信号の符号化シンボルを用いて、処理対象ブロックの予測ベクトルを生成する予測ベクトル生成部２０５を備え、動き補償部２０４は、可変長復号部２０１が抽出した符号化シンボル及び参照画像信号と共に予測ベクトル生成部２０５が生成した予測ベクトル２１６を用いて、動画像圧縮信号２００を復元して動画像信号２２１を生成するように構成した。このため、画像復号装置側では予測ベクトル生成のために必要な情報を動画像圧縮信号２００から取り出すことが可能であり、追加の情報が不要である。
【００４５】
なお、上記実施の形態１では、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５が図３に示す方法により動きベクトルから予測ベクトルを生成したが、この方法に限定されるものではなく、差分動きベクトルＭＶＤから予測ベクトルを生成する構成であってもよい。図４に、差分動きベクトルＭＶＤを用いた場合の予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を示す。予測ベクトルｄf（ｘ，ｔ）を求める式は、上記実施の形態１と同様に上式（６）を用いるが、重みφｉは上式（７）に代えて下式（７Ａ）を用いる。
2011061880.tif 000008
【００４６】
式（７Ａ）の分母は、上記実施の形態１と同様に予測残差絶対値和を示す。また、ｐ（ｘ）はｘ-1に依存するようなある非線形関数であり、ｋiは差分動きベクトルＭＶＤのベクトルの大きさである、よって、ｐ（ｋi）は、下式（８）に示すように、全体としては差分動きベクトルＭＶＤの大きさの逆数を表す関数である。また、添え字ｉはマクロブロック位置を示し、右上を０とし、ラスタスキャン順に番号が割り振られているものとする。
2011061880.tif 000009
【００４７】
差分動きベクトルＭＶＤの大きさはベクトルの孤立度を表し、差分動きベクトルＭＶＤが大きいほど孤立度が大きい可能性が高い。そして、孤立したベクトルは信頼性が低い確率が高いと推定される。そこで、重みφiの計算式に差分動きベクトルＭＶＤの逆数を取り入れることにより、信頼性の低い孤立したベクトルの重みを小さくすることができる。従って、孤立したベクトルの重みを小さくすることにより予測ベクトルの推定精度を向上させることができる。
【００４８】
また、上記実施の形態１の予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５による予測ベクトル生成の際に、動きベクトルの分散を用いる構成を追加してもよい。図５に、動きベクトルの分散を用いた場合の予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を示す。
【００４９】
このとき、φi（ｍ），φi（ｎ）はそれぞれ下式（９）で表され、ｇi（ｍ），ｇi（ｎ）はそれぞれ下式（１０）で表される。
2011061880.tif 000010
2011061880.tif 000011
ここで、ｈ（ｘ）は、本実施の形態１ではｘ-1に依存する非線形関数とし、ｇi（ｍ），ｇi（ｎ）は分散の逆数の意味を持つ。
【００５０】
このとき、σd（ｍ），σd（ｎ）は、図５に示す領域Ｒの分散の各成分を示しており、下式（１１）となる。
2011061880.tif 000012
【００５１】
実施の形態１では、領域Ｒのベクトルが全体的に小さい場合、領域Ｒのある特定の予測残差絶対値和が小さなブロックに対する重みが必要以上に大きすぎ、そのような予測残差絶対値和が小さいブロックにおけるベクトルはほとんどの場合ゼロであるため、結果として必要以上に推定結果としてゼロベクトルとなるブロックが多発する場合がある。
【００５２】
これに対して、図５に示す構成の場合、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５の演算量は増えるが、動き量が少ないために分散の小さな微細なベクトル場を、必要以上にゼロベクトルに落とすことなく、微細なベクトル場を反映した予測ベクトルを生成することができる。
【００５３】
また、上記実施の形態１の動き補償予測部１０１が輝度信号と色差信号で別々の動きベクトルを生成し、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５が、色差信号の予測ベクトルを輝度信号の予測ベクトルを求める場合と同様の方法で求める構成にしてもよいし、又は、輝度信号の動きベクトルから色差信号の予測ベクトルを別途求める構成にしてもよい。
図６は、輝度信号の動きベクトルから色差信号の予測ベクトル（クロマベクトル）を別途求める構成を説明する図である。動き補償予測部１０１により得られる、斜線で示すあるマクロブロックにおける各ブロックの輝度ベクトルの推定結果をそれぞれ輝度ベクトルｄf1〜ｄf4とする。予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５は、これらの輝度ベクトルを用いて、斜線で示すマクロブロックの色差ベクトルｄfcを下式（１２）のように計算する。
2011061880.tif 000013
【００５４】
また、上記実施の形態１では、予測ベクトル生成部１０９における予測ベクトル生成方法について記したが、この方法を、前述のダイレクトモードやスキップモードに用いるベクトルの生成方法として利用してもよい。ダイレクトモードやスキップモードで上記実施の形態１の予測ベクトル生成方法を用いることにより、ダイレクトモードやスキップモードが選ばれやすくなり、符号化効率が向上するという効果がある。
【００５５】
実施の形態２．
本実施の形態２では、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５の予測ベクトル生成処理について、上記実施の形態１とは異なる方法を説明する。なお、本実施の形態２に係る画像符号化装置及び画像復号装置は、図１に示す画像符号化装置及び図２に示す画像復号装置と図面上では同様の構成であるため以下では図１及び図２を援用し、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５以外の各部については上記実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００５６】
図７は、実施の形態２に係る予測ベクトル生成部１０９の予測ベクトル生成方法を説明する図である。ここでは、予測ベクトル生成処理に際して、空間的に隣接した符号化済みブロックの動きベクトルを用いることを前提とする。
予測ベクトル生成部１０９は、図７のフレームｔにおける領域Ｒで示すような、符号化対象ブロック及びその近傍４ブロックに関して、動きベクトル保存用メモリ１１２から動きベクトル１１７を、符号化モード保存用メモリ１１３から符号化モード１１９ａをそれぞれ取得する。図７のように、符号化済みのブロックの動きベクトル（符号化ベクトル）を下式（４Ａ）とし、予測残差（符号化残差）を下式（５Ａ）としたとき、予測ベクトル生成部１０９が下式（６Ａ）の演算を行うことにより、符号化対象ブロックｘにおける予測ベクトルｄf（ｘ，ｔ）を算出する。
2011061880.tif 000014
2011061880.tif 000015
2011061880.tif 000016
なお、式（６Ａ）中の重みφiは上記実施の形態１の上式（７）と同じであり、動きベクトルｄ（ｘ＋ｖi，ｔ）における予測残差絶対値和も同じである。
【００５７】
上記実施の形態１と同様に、本実施の形態２の式（６Ａ）を用いても、予測残差絶対値和が小さいほど動きベクトル自体の信頼性が高く、予測絶対値和が大きいほど動きベクトル自体の信頼性が低いという性質に基づいて、予測残差絶対値和の小さいブロックの動きベクトルの重みを大きくすることにより予測ベクトルの推定精度を向上させることができる。
【００５８】
なお、図７の領域Ｒで示す９つのブロックのうち、符号化モードがイントラモードのブロックには動きベクトルが存在しないため、上式（６Ａ）による演算から除外する。
また、符号化モードがスキップモードのブロックの場合には、画像復号装置において予測ベクトルを用いた動き補償結果を復号画像として用いるため、画像符号化装置では予測残差を符号化しない。そのため、予測ベクトル生成部１０９は予測残差絶対値和として固定値Ａを用いて上式（６Ａ）による演算を実施する。
また、符号化モードがインターモードのブロックでもＤＣＴ係数が符号化されておらず予測残差絶対値和が０になる場合には、予測ベクトル生成部１０９が予測残差絶対値和として固定値Ｂを用いて上式（６Ａ）による演算を実施する。
また、領域Ｒで示す９つのブロック全てがイントラモードのブロックである場合には、例外的にｄf（ｘ，ｔ）＝（０，０）とする。
【００５９】
予測ベクトル生成部１０９は、上述の予測ベクトル生成方法によって生成した予測ベクトルｄf（ｘ，ｔ）を、予測ベクトル１２５として可変長符号化部１１０へ出力する。
なお、画像復号装置の予測ベクトル生成部２０５も、上記同様の予測ベクトル生成方法によって予測ベクトル２１６を生成して、動き補償部２０４へ出力する。
【００６０】
以上より、実施の形態２によれば、予測ベクトル生成部１０９は、処理対象ブロックに隣接する隣接ブロックの予測残差絶対値和１２２ａ、動きベクトル１１７及び符号化モード１１９ａの情報を用いて、当該隣接ブロックの各動きベクトルの信頼度を算出し、信頼度に応じて各動きベクトルを重み付け加算して予測ベクトル１２５を生成するように構成した。このため、従来のように隣接するブロックの動きベクトルのメディアンを予測ベクトルとして利用する場合に比べ、予測残差絶対値和で重み付けを行うことによって空間予測により求める予測ベクトルの精度を向上させることができる。そのため、ビットストリーム１２６に含まれる動きベクトルの符号量を削減することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態２では、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５が図７に示す方法により動きベクトルから予測ベクトルを生成したが、この方法に限定されるものではなく、差分動きベクトルＭＶＤから予測ベクトルを生成する構成であってもよい。その構成の詳細は図４を用いて上述したので省略するが、孤立したベクトルの重みを小さくすることにより予測ベクトルの推定精度を向上させることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態２の予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５による予測ベクトル生成の際に、動きベクトルの分散を用いる構成を追加してもよい。その構成の詳細は図５を用いて上述したので省略するが、この構成の場合、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５の演算量は増えるが、動き量が少ないために分散の小さな微細なベクトル場を、必要以上にゼロベクトルに落とすことなく、微細なベクトル場を反映した予測ベクトルを生成することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態２の動き補償予測部１０１が輝度信号と色差信号で別々の動きベクトルを生成し、予測ベクトル生成部１０９及び予測ベクトル生成部２０５が、色差信号の予測ベクトルを輝度信号の予測ベクトルを求める場合と同様の方法で求める構成にしてもよいし、又は、輝度信号の動きベクトルから色差信号の予測ベクトルを別途求める構成にしてもよい。この構成の詳細は図６を用いて上述したので省略する。
【００６４】
また、上記実施の形態２では、予測ベクトル生成部１０９における予測ベクトル生成方法について記したが、この方法を、前述のダイレクトモードやスキップモードに用いるベクトルの生成方法として利用してもよい。ダイレクトモードやスキップモードで上記実施の形態２の予測ベクトル生成方法を用いることにより、ダイレクトモードやスキップモードが選ばれやすくなり、符号化効率が向上するという効果がある。
【００６５】
実施の形態３．
本実施の形態３では、上記実施の形態１又は上記実施の形態２で説明した予測ベクトル生成方法に基づいて生成したベクトル、及び既存の方法で生成したベクトルから予測ベクトルを選択する方法を説明する。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態３に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図であり、図９は、画像復号装置の構成を示すブロック図である。図８及び図９において、図１及び図２と同一又は相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６７】
１．画像符号化装置
先ず、図８に示す画像符号化装置を説明する。
図１０は、図８に示す予測ベクトル決定部１３０の内部構成を示すブロック図である。予測ベクトル決定部１３０は、予測ベクトル生成部１０９と予測ベクトル選択部１３１とから構成される。この予測ベクトル生成部１０９は、上記実施の形態１又は実施の形態２に係る予測ベクトル生成部１０９と同一のため、説明を省略する。
【００６８】
予測ベクトル選択部１３１は、下式（１３）により、ブロックの動きベクトル符号量と、１つ以上の予測ベクトル候補から選んだ予測ベクトルのインデックス符号量から得られるコストが最小となるベクトルを予測ベクトルとする。
2011061880.tif 000017
2011061880.tif 000018
また、式（１３）中、Ｒは動きベクトルのコスト、εmvは差分動きベクトル、ｉは予測ベクトルインデックス、λはラグランジュ乗数を表す。
【００６９】
なお、予測ベクトル選択部１３１が予測ベクトル選択処理に用いる予測ベクトル候補は、符号化済みブロックの動きベクトル１２２ａ及び予測ベクトル生成部１０９で生成した予測ベクトル１２５である。
そして、予測ベクトル選択部１３１は、上式（１３）により選択した予測ベクトル１３３と、その予測ベクトルのインデックス１３４とを可変長符号化部１３２に出力する。
【００７０】
予測ベクトルのインデックス１３４は、例えば図１１に示すような、画像符号化装置と画像復号装置とが共通のインデックステーブルを保持しておき、予測ベクトル選択部１３１は、そのインデックステーブルから予測ベクトル１３３に対応するインデックスを選択する。図１１におけるＭＶ＿Ａ〜ＭＶ＿Ｃは図１３に示す符号化済みブロックＡ〜Ｃ、時間予測ベクトルは実施の形態１で生成するベクトルとする。また、インデックステーブルは図１１に示す以外の動きベクトル、例えばＨ．２６４の時間ダイレクトモードで用いるベクトル等を候補としてもよいし、図１１に示すよりも少ない数であってもよい。候補を増やすことで予測ベクトルの精度を高めることが可能であるし、数を厳選することで画像符号化装置の負荷を低減する効果がある。なお、このインデックステーブルは、事前に作成して画像符号化装置及び画像復号装置に設定しておいてもよいし、画像符号化装置がシーケンスヘッダ又はピクチャヘッダ等に含めて符号化して画像復号装置へ通知してもよい。インデックステーブルをヘッダ等に含めて符号化する構成の場合には、ヘッダの符号量は増えるが、符号化対象となるシーケンス又はピクチャにあわせた予測ベクトル候補を設定することができるため、予測ベクトルの精度を向上させることができる。そして、予測ベクトルの精度が上がるため、シーケンス又はピクチャ単位では符号量を削減できる。
【００７１】
可変長符号化部１３２は、予測ベクトル決定部１３０から入力される予測ベクトルのインデックス１３４に対して可変長符号化（エントロピー符号化）処理を行う。同様に、可変長符号化部１３２は、動き補償予測部１０１から入力される動きベクトル１１７について、予測ベクトル決定部１３０から入力される予測ベクトル１３３との間で差分をとり、得られた差分動きベクトルに対して可変長符号化処理を行う。さらに、可変長符号化部１３２は、予測画像生成用パラメータ１１９のうちのマクロブロックタイプ（又はサブマクロブロックタイプ）、圧縮部１０４から入力される圧縮データ１２１、圧縮部１０４の量子化処理の量子化ステップパラメータ及びＤＣＴ処理の直交変換係数も可変長符号化処理して、符号化結果を示すビットストリーム１２６を生成する。
【００７２】
２．画像復号装置
次に、図９に示す画像復号装置を説明する。
可変長復号部２３０は、動画像圧縮信号２２０に対してエントロピー復号処理を行い、信号中に符号化されていた直交変換係数２１２、量子化ステップパラメータ２１３、符号化モード２１４、差分動きベクトル２１５等を復元する。直交変換係数２１２及び量子化ステップパラメータ２１３は、逆量子化部２０２及び逆直交変換部２０３へ出力される。符号化モード２１４は、動き補償部２０４及び符号化モード保存用メモリ２０７に出力される。差分動きベクトル２１５は、動き補償部２０４に出力される。
さらに、可変長復号部２３０は、動画像圧縮信号２２０中に符号化されていた予測ベクトルのインデックス２３３を復元し、予測ベクトル決定部２３１に出力する。
【００７３】
図１２は、図９に示す予測ベクトル決定部２３１の内部構成を示すブロック図である。予測ベクトル決定部２３１は、予測ベクトル生成部２０５と予測ベクトル選択部２３２とから構成される。
予測ベクトル選択部２３２は、可変長復号部２３０から入力される予測ベクトルのインデックス２３３と、インデックステーブルをもとにして予測ベクトルを選択する。選択した予測ベクトルが、上記実施の形態１又は実施の形態２のように生成する予測ベクトルであった場合には、予測ベクトル選択部２３２が予測ベクトルの種類２３４を予測ベクトル生成部２０５へ出力する。
【００７４】
なお、上述したように画像符号化装置と画像復号装置とが共通のインデックステーブルを保持しておき、予測ベクトル選択部２３２がそのインデックステーブルから予測ベクトルを決定する。あるいは、画像符号化装置がシーケンスヘッダ又はピクチャヘッダ等に含めて符号化してビットストリーム１２６（即ち動画像圧縮信号）を生成した場合には、画像復号装置の可変長復号部２３０が動画像圧縮信号２００からインデックステーブルを復元して、予測ベクトル選択部２３２へ出力する。
【００７５】
予測ベクトル生成部２０５は、上記実施の形態１又は実施の形態２に係る予測ベクトル生成部２０５と同一である。予測ベクトル選択部２３２から入力される予測ベクトルの種類２３４をもとに、動きベクトル保存用メモリ２０６から入力される参照画像内の動きベクトル２１７又は復号対象ブロックに隣接するブロックの動きベクトル２１７と、符号化モード保存用メモリ２０７から入力される符号化モード２１４と、予測残差絶対値和保存用メモリ２０８から入力される予測残差絶対値和２１９ａとを用いて、上記実施の形態１又は実施の形態２の予測ベクトル生成部２０５と同じ方法によって予測ベクトル２１６を生成し、動き補償部２０４へ出力する。
【００７６】
以上より、実施の形態３によれば、処理対象ブロックについて、予測ベクトル生成部１０９が生成した予測ベクトル１２５及び動き補償予測部１０１が探索した動きベクトル１１７を予測ベクトル候補とし、当該予測ベクトル候補から所定条件に合うベクトルを予測ベクトル１３３として選択して所定規則に従って変換して予測ベクトルのインデックス１３４を生成する予測ベクトル選択部１３１を備え、可変長符号化部１３２は、処理対象ブロックについて、動き補償予測部１０１が探索した動きベクトル１１７と前記予測ベクトル選択部１３１が選択した予測ベクトル１３３との差分ベクトルを生成し、当該差分ベクトル及び予測ベクトル選択部１３１が変換した予測ベクトルのインデックス１３４を圧縮データ１２１及び予測画像生成用パラメータ１１９と共に符号化してビットストリーム１２６を生成するように構成した。このため、予測ベクトル決定部１３０が画像の局所性に応じた最適なベクトルを予測ベクトルとして採用することができるため、符号量を削減することができる。
【００７７】
また、上記実施の形態１又は実施の形態２の予測ベクトル生成部１０９では動きベクトルに重みφiによる重み付けを行って予測ベクトルを生成するが、局所的には重み付けを行わない動きベクトルを使用した方が予測ベクトルを生成するよりも予測精度が高い場合も考えられる。これに対して、本実施の形態３の予測ベクトル決定部１３０では予測ベクトル生成方法により生成した予測ベクトルと符号化済みブロックの動きベクトルとから最適なベクトルを選択するようにしたので、上記のような場合にも予測精度を落とすことなく符号化することができる。従って、符号量を削減することができる。
【００７８】
また、実施の形態３によれば、可変長復号部２０１は、動画像圧縮信号２００から予測ベクトルのインデックス２３３を抽出し、予測ベクトル選択部２３２は、予測ベクトルのインデックス２３３を所定規則に従って変換して予測ベクトルの種類２３４を特定し、予測ベクトル生成部２０５が予測ベクトルの種類２３４に応じて予測ベクトル２１６を生成するように構成した。このため、画像復号装置においては、予測ベクトル決定部２３１が予測ベクトルのインデックス２３３に従って予測ベクトルを選択するだけであるため、従来のような画像復号装置に比べ処理量を増やすことなく予測ベクトルを生成することができる。
【００７９】
また、上記実施の形態３では、予測ベクトル生成部１０９における予測ベクトル生成方法について記したが、この方法を、前述のダイレクトモードやスキップモードに用いるベクトルの生成方法として利用してもよい。ダイレクトモードやスキップモードで上記実施の形態３の予測ベクトル生成方法を用いることにより、ダイレクトモードやスキップモードが選ばれやすくなり、符号化効率が向上するという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
この発明に係る画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化方法及び画像復号方法は、処理対象ブロックの動きベクトルに近い高精度な予測ベクトルを生成することができ、この結果、差分ベクトルに対する可変長符号化の効率を高めて符号量を削減することができるため、動画像信号の各フレームを動き予測を用いてマクロブロック単位に予測符号化する画像符号化装置とその方法、並びに符号化した動画像符号化データを復号及び再生する画像復号装置とその方法に用いるのに適している。
【図１】
2011061880.tif 000019
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011061880.tif 000029
【図１２】
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【図１３】
2011061880.tif 000031
【図１４】
2011061880.tif 000032
【国際調査報告】
2011061880.tif 000033
2011061880.tif 000034
2011061880.tif 000035